序言：作為思想的載體和知識的探索者，寫作是一種獨特的藝術，我們?yōu)槟鷾蕚淞瞬煌L格的5篇人工智能畢業(yè)設計方向，期待它們能激發(fā)您的靈感。

篇1

關鍵詞：人工智能；本科高年級教學；教學改革

中圖分類號：G642　文獻標識碼：B

1　引言

人工智能是計算機科學與技術學科類各專業(yè)重要的基礎課程，在信息類相關的許多高年級本科和研究生都開設了人工智能課程。人工智能是一門前沿性的學科，它主要研究計算機實現(xiàn)智能的基本原理和基本方法，同時人工智能也是一門多學科交叉的綜合學科，它涉及計算機科學、數(shù)學、心理學、認知科學等眾多領域。廣義的人工智能涵蓋了模式識別、機器學習、數(shù)據(jù)挖掘、計算智能、神經(jīng)網(wǎng)絡、統(tǒng)計學習理論等眾多研究方向。人工智能作為計算機學科的重要分支，已成為人類在信息社會和網(wǎng)絡經(jīng)濟時代所必須具備的一項核心技術，并將在未來發(fā)揮更大的作用。

由于人工智能課程的學習難度較大，內(nèi)容更新比較快，也繁多，使得教學有一定的難度。特別是針對本科高年級的人工智能教學，由于本科生的研究意識相對較弱，而人工智能比較強調(diào)科研性，所以如何教好本科高年級的人工智能課程是一項非常具有挑戰(zhàn)性的任務。

本文通過分析本科高年級的教學特點和人工智能課程的自身特點，在如何提高教學質(zhì)量這一問題上提出了幾點思考。

2　本科高年級的教學特點

中國的本科教育，由于歷史和經(jīng)濟發(fā)展水平等諸多原因，目前的定位還是培養(yǎng)某方面專業(yè)人才的專才教育。本科高年級學生在完成了低年級公共基礎課程和部分專業(yè)基礎課程的學習之后，迫切希望了解本專業(yè)的應用領域和發(fā)展前景，所以在教學過程中要注意內(nèi)容的應用性和專業(yè)性。另一方面，本科高年級學生也是研究生教育的儲備人才，在教學過程中要適時的進行科研引導，這樣能夠讓畢業(yè)生保持對科學的興趣，從而為研究生階段進一步深入研究打下基礎。本科生一般于4年級的10月份開始著手畢業(yè)設計，在本科高年級的教學過程中還要注意與畢業(yè)設計的內(nèi)容相結(jié)合，這樣可以讓學生提前做好準備，選擇適合自己的方向。

3　人工智能課程的學科特點

與信息類其它專業(yè)課程相比，人工智能具有應用性、研究性和發(fā)展性三個重要學科特點。首先，人工智能是一門應用性很強的學科。人工智能學科的主要目標在于研究用機器來模仿和執(zhí)行人腦的某些智力功能，并開發(fā)相關理論和技術。人工智能技術廣泛應用于模式識別、數(shù)據(jù)挖掘、智能控制、信息檢索、智能機器人等領域，在日常生活中，隨處可見人工智能技術的應用實例；其次，人工智能技術具有很強的研究價值，是計算機科學領域中重要的研究方向。技術進步無止境，研究者們不斷追求開發(fā)出效率更高、更智能的人工智能技術：最后，人工智能是一門正在發(fā)展中的學科。隨著信息化、計算機網(wǎng)絡和Internet技術的發(fā)展，人類已步入信息社會和網(wǎng)絡經(jīng)濟的時代，它們?yōu)槿斯ぶ悄芴岢隽嗽S多新的研究目標和研究課題，人工智能的應用領域以及技術算法都在不斷發(fā)展。

4　人工智能教學的三點思考及對策

4.1　注重應用性和介紹性

在教學實踐中，筆者發(fā)現(xiàn)，本科高年級學生一般比較關心各種人工智能技術的應用領域和使用方法，而對基礎性理論和技術細節(jié)不是很感興趣。他們一方面希望能學到很多較新和較實用的人工智能算法，并且最好可以看到使用效果；另一方面又希望老師的教學主要停留在介紹性層面，不想花太多時間在復雜的理論理解上。這也比較符合本科高年級的教學特點，本科階段主要是培養(yǎng)具備較強應用性和基礎科研素質(zhì)的專業(yè)人才。傳統(tǒng)的人工智能教學主要講授知識表示和搜索推理技術，大部分實例都是解答式或推證式的。由于其知識的抽象性，又加之其應用實例較少，所以往往教師感覺難講，學生在學習過程中也感覺乏味，對講授的內(nèi)容大多都是死記其方法和步驟，因此影響了教學效果。針對這一問題，筆者認為，在設計人工智能教學時，要注重內(nèi)容的新穎性、實用性和介紹性。除了講授那些仍然有用的和有效的基本原理和方法之外，要著重介紹一些新的和正在研究的人工智能方法和技術，特別是近期發(fā)展起來的方法和技術，如支持向量機、決策樹、模糊集、遺傳算法、蟻群算法等。這些內(nèi)容的理論部分可以不必過分深究，教學重點主要放在介紹每種技術的產(chǎn)生背景、發(fā)展狀況、應用領域和具體實現(xiàn)上。此外，要注意理論與實際應用密切結(jié)合，在教學過程中加入一些與課程內(nèi)容結(jié)合的、可以用計算機實現(xiàn)的實際應用內(nèi)容。考慮到目前應用最廣泛的人工智能領域之一是模式識別，而研究模式識別的主要計算機工具是Matlab，所以筆者在教學過程中以手寫數(shù)字識別作為教學實例，針對所介紹的每一種人工智能技術，都將其應用于手寫數(shù)字識別當中，并講解了這些技術的Matlab實現(xiàn)方法。學生在掌握了基本理論之后，可以按照實現(xiàn)步驟的指導，立刻上機見到算法的實際效果，加深對算法實現(xiàn)思路和方法的認識。

4.2　注重科研引導性

本科教學不僅要培養(yǎng)學生的應用能力，還要培養(yǎng)學生具備基本的科研素質(zhì)。本科教育一方面為社會培養(yǎng)了大批應用型人才，另一方面也要為我國的科研事業(yè)培養(yǎng)后備力量。特別是近幾年來我國對科研的投入不斷增加，研究生招生規(guī)模逐年增大，本科高年級學生打算繼續(xù)讀研的也不在少數(shù)。而人工智能是計算機相關學科非常活躍的研究課題，其涵蓋的分支非常廣泛，如模式識別、機器學習、數(shù)據(jù)挖掘、計算智能、統(tǒng)計學習理論等，都是目前國際和國內(nèi)熱門的研究方向。針對這一特點，在本科高年級的人工智能教學中，還要注意對學生適時適度的科研引導。這樣可以激發(fā)學生的研究興趣，樹立目標意識，找準研究方向，為未來的科研工作打下基礎。在教學過程中，可以引導學生思考每種人工智能技術的優(yōu)點是什么?缺點是什么?有沒有改進的辦法?比如BP神經(jīng)網(wǎng)絡是計算智能中較為成熟的技術，具有強大的非線性學習能力，在模式識別、經(jīng)濟數(shù)據(jù)分析、生物信息學、數(shù)據(jù)挖掘等眾多領域都取得過成功應用。然而BP神經(jīng)網(wǎng)絡算法自身也存在著一些缺點，如會有局部最小解、解受初值影響較大、理論解釋不完善等。近十年來，研究者逐漸把目光轉(zhuǎn)移到另一種新的非線性學習工具――支持向量機上。同神經(jīng)網(wǎng)絡相比，支持向量機具有泛化能力強、不受局部最小問題困擾、理論背景完善等顯著優(yōu)點。在給學生講解BP神經(jīng)網(wǎng)絡算法的時候，一方面可以通過手寫數(shù)字識別實驗展示其強大的非線性分類能力，另一方面也要告訴學生，BP神經(jīng)網(wǎng)絡并不是完美的，其缺點同樣明顯。然后引導學生對這些問題進行思考，討論有沒有更好的解決辦法。此時，順勢引出支持向量機的內(nèi)容，并且介紹支持向量機的研究現(xiàn)狀和研究方向。通過兩者的對比，學生不但了解到了較新的人工智能技術，又對人工智能研究中如何去發(fā)現(xiàn)問題、解決問題、人工智能技術的進化歷程有了直觀的印象。

4.3　教學內(nèi)容與畢業(yè)設計相結(jié)合

本科畢業(yè)設計是對本科生用所學知識來解決實際問題和進行專業(yè)研究能力的檢驗，是本科高年級學生將要面臨的一項重要任務。由于人工智能學科具有應用性和科研性的特點，人臉識別、網(wǎng)頁檢索、經(jīng)濟預測、基因數(shù)據(jù)處理等應用領域都離不開人工智能技術，所以人工智能方向為學生提供了豐富的畢業(yè)設計選題。針對這一特點，在本科高年級的人工智能教學中，可以適當穿插介紹有關畢業(yè)設計的內(nèi)容。告訴學生哪些應用領域是目前人工智能研究的熱點方向，哪些人工智能技術可以用來解決這些問題。通過向?qū)W生介紹具有一定應用價值和研究意義的題目，然后引導他們查找閱讀相關技術文獻，分析問題，解決問題，最后編寫代碼和撰寫論文。比如筆者給學生提供的選題包括：(1)基于支持向量機的上市公司信用評價；(2)正則化回歸在股票預測中的應用；(3)基于膚色的人臉檢測；(4)基于內(nèi)容的網(wǎng)頁圖像檢索等。這些題目應用性強，具有一定科研深度但是難度又不至于太大，學生選擇這些題目的積極性很高。通過將教學內(nèi)容與畢業(yè)設計相結(jié)合，不但加深了學生對課程的理解，又使其找到了合適的畢業(yè)設計題目，可謂一舉兩得。

篇2

[關鍵詞]本科畢業(yè)設計；新工科；貫穿式培養(yǎng)；交互式指導

1傳統(tǒng)計算機本科畢業(yè)設計現(xiàn)狀分析

傳統(tǒng)計算機專業(yè)課程設置偏重于課堂授課，即理論教學，對實踐教學重視不足。首先體現(xiàn)在課時分配上，理論教學授課時間一般要多于實踐授課[3]。其次體現(xiàn)在實踐資源上，公共計算機實踐平臺有限，計算機課程同時也是很多計算相關專業(yè)的基本必修課或選修課，導致實踐資源緊張。實踐學習相對于理論學習需要更多的時間來慢慢體會和提升[4]。雖然大部分學生可以自行配置計算機設備，但是沒有公共實踐課程的強制約束，能自覺在課下進行實踐練習的學生很少。這一點也在傳統(tǒng)計算機專業(yè)本科畢業(yè)設計中得到體現(xiàn)。雖然經(jīng)過了大學本科前三年半共計七個學期的理論學習和實踐學習，大部分學生的實踐能力依舊非常差。很多學生只是記得簡單的編程語言知識，缺乏實際的編程經(jīng)驗，沒有真正經(jīng)歷過全面的、系統(tǒng)的實踐訓練。此外，計算機專業(yè)是一個不斷快速發(fā)展的學科，新知識、新技術不斷涌現(xiàn)。而課堂教學內(nèi)容往往比較固定、更新較慢，教師們也常常需要依照課程教綱授課，能介紹的新知識有限，致使很多學生只關注于書本知識，不了解學科領域最新的發(fā)展。在本科畢業(yè)設計環(huán)節(jié)，指導老師選定的課題一般都是自己科研領域的較新或者較前沿的方向[5]，大多數(shù)學生沒有接觸過，需要臨時學習，在有限的時間內(nèi)很難有好的成果產(chǎn)出。總的來說，傳統(tǒng)計算機專業(yè)本科畢業(yè)設計過程暴露出本科培養(yǎng)的兩個問題：理論與實踐脫節(jié),沒有扎實的實踐，就不會有對知識的深刻理解；課程設置跟不上學科新進展，所學知識無法滿足實際新需求。

2新工科背景下計算機專業(yè)發(fā)展需求

新工科建設是國家在新一輪科技革命與產(chǎn)業(yè)變革的大形勢下提出的新時代工科專業(yè)發(fā)展戰(zhàn)略。新工科主演涵蓋了與計算機緊密相關的若干專業(yè)，如人工智能、大數(shù)據(jù)、云計算、區(qū)塊鏈、虛擬現(xiàn)實等。新工科建設的目的是探索高等教育新模式、新理念，建設工程教育強國，培養(yǎng)“實踐能力強、創(chuàng)新能力強、具備國際競爭力”的新型高素質(zhì)工科人才。傳統(tǒng)的計算機本科教學模式及本科畢業(yè)設計實踐模式顯然無法滿足新工科建設的需求。一方面，計算機本科教學對新工科涉及的人工智能、大數(shù)據(jù)等方向難以做出及時調(diào)整；另一方面，畢業(yè)設計學生難以在短時間內(nèi)對新方向開展深入研究。此外，正如第2章節(jié)所述，教師們也難以在有限課堂時間內(nèi)將額外新知識很好地傳授給學術[6]。鑒于此，很有必要探索適應于新工科建設需求的全新的計算機專業(yè)本科畢業(yè)設計培養(yǎng)方法。

3新工科背景下計算機專業(yè)本科畢設提升思路

我們旨在改變傳統(tǒng)計算機本科畢業(yè)設計培養(yǎng)方式的兩方面不足：短周期培養(yǎng)和單方向指導。相應地，我們需要開展兩方面工作：一方面將本科畢業(yè)設計培養(yǎng)貫穿于整個大學培養(yǎng)周期，進行全流程、可跟蹤式培養(yǎng)；另一方面用交互式指導模式代替單方向填鴨式指導模式，激發(fā)學生興趣、挖掘?qū)W生潛能。

3.1貫穿式培養(yǎng)

計算機專業(yè)本科畢業(yè)設計貫穿式培養(yǎng)模式主要有兩個特點：全周期和可跟蹤。全周期是指從大學第一個學期開始就為本科生選配畢業(yè)設計指導老師，將畢業(yè)設計融入到大學全周期的教學與實踐環(huán)節(jié)中去。需要指出的是，全周期培養(yǎng)并不是一開始就給學生指定畢業(yè)設計題目，而是根據(jù)學生興趣及指導老師研究方向，在前期給學生一個相對自由的探索與實踐空間，后期再讓學生選定畢業(yè)設計題目。可跟蹤是指整個培養(yǎng)周期內(nèi)，指導老師可以及時、全面地掌握學生的學習與實踐動態(tài)，根據(jù)具體情況實時調(diào)整培養(yǎng)方案。全周期模式有三方面優(yōu)點：第一，充足的實踐。理論需要聯(lián)系實際，公共實踐資源極為有限，更多的私有實踐資源分散在指導老師那里。指導老師可以為本科生提供實踐的物理空間和設備資源，使學生有充足的實踐鍛煉，深刻領會課堂所學知識，達到融會貫通的目的；第二，更多的收獲。指導老師還可以讓研究生協(xié)助培養(yǎng)本科生，把研究生豐富的課題研究實踐經(jīng)驗傳授于本科生；第三，更大的創(chuàng)新空間。本科生思維活躍，融合理論知識和實踐鍛煉，有利于產(chǎn)生創(chuàng)新性研究成果。可跟蹤模式的優(yōu)點在于指導老師對學生有全面的了解，可以根據(jù)學生前期的學習及科研情況選定最終的畢業(yè)設計題目，做到因人選題、有的放矢，實現(xiàn)提升畢業(yè)設計質(zhì)量的目的。

3.2交互式培養(yǎng)

計算機專業(yè)本科畢業(yè)設計的交互式培養(yǎng)是指導老師與學生進行雙向的互動，而不是單向的灌輸式培養(yǎng)。交互式培養(yǎng)有利于提高學生的主動性、激發(fā)學生的活力，使學生有更大的獲得感，從而不斷激勵學生自發(fā)地搜集資料、學習知識、加強實踐，實現(xiàn)自我綜合素質(zhì)的提升，最終到達畢業(yè)設計質(zhì)量的提升。交互式培養(yǎng)貫徹于整個培養(yǎng)周期，包括前期的學習、實踐以及最終畢業(yè)設計論文的完成。交互式培養(yǎng)在老師指導、學生反饋、老師與學生討論以及再指導、再反饋、再討論的循環(huán)往復過程中實現(xiàn)學生潛能的不斷發(fā)掘與提高。本科畢業(yè)設計不是無源之水、無本之木，前期充足的積累才能寫出高質(zhì)量的畢業(yè)論文。計算機專業(yè)畢業(yè)設計不是簡單地完成、調(diào)試成功了程序，而是針對所選定的題目，根據(jù)所學理論知識及調(diào)研資料，設計出解決問題的創(chuàng)新方案，并與指導老師不斷討論與優(yōu)化，在此基礎上利用掌握的程序語言和工具，實現(xiàn)畢業(yè)設計課題的研究目標。在畢業(yè)設計的實現(xiàn)階段，交互式培養(yǎng)會更加頻繁，這個階段是對整個培養(yǎng)方式的考核，需要在指定時間內(nèi)實現(xiàn)一個具體的研究課題，并要求有創(chuàng)新性思路。

4結(jié)語

篇3

關鍵詞：機械電子工程；人工智能化；信息化技術

中圖分類號：TH-39 文獻標識碼：A 文章編號：1671-2064（2017）06-0018-01

近年來，隨著生產(chǎn)工藝的不斷的迅猛發(fā)展，機械電子工程正朝著人工智能化方向發(fā)展，將更多的集成電路裝在同一塊機械電子工程板上的方向發(fā)展。因此使得機械電子工程板在這些需求下，會變得比原來的更小，但是卻變得變原來的板子更復雜。另外一個方面，在生產(chǎn)電路板的時候，由于工序比較多，只要有一個工序出現(xiàn)了問題，這就會導致電路板的質(zhì)量下降。因為上面的一系列原因，生產(chǎn)出一個合格的產(chǎn)品的成本變得多得多，在這里就需要一種很有效率的檢測系統(tǒng)來檢測，從而使得錯誤能夠提前檢測出來，來降低成本。在現(xiàn)在工業(yè)生產(chǎn)中，對機械電子工程質(zhì)量檢測技術提出的要求也越來越高了，傳統(tǒng)的工藝中用肉眼對機械電子工程檢測，這個容易發(fā)生漏檢和誤檢，人工檢測的方式因為人的注意力有限，成本也比較高已經(jīng)逐漸被淘汰了[1]。

為了能夠應對上訴所說的一系列的問題，有一種方法是用MATLAB軟件來應用人工智能數(shù)字處理的技術，將這一技術應用于檢測方面，對數(shù)字信號進行多步處理，從而能夠通過數(shù)字信號的變換來檢查出當中的錯誤。

1 人工智能數(shù)字處理MATLAB仿真

在MATLAB中，存在很多的數(shù)據(jù)元素，在這些數(shù)據(jù)元素中，矩陣是當中相對于比較基本的。這就讓MATLAB在對很多計算方面的問題進行解答的時候，變得非常的方便，其中最容易的時候，便是解答關于矩陣方面的問題。除此之外，還會出現(xiàn)別的情況，這時候MATLAB可以調(diào)用使用C這類非交互語言編寫的程序。MATLAB代表“矩陣實驗室”。MATLAB原本寫成容易訪問的矩陣和線性代數(shù)軟件，但是在以前一般都需要編寫FORTRAN程序才能使用。現(xiàn)在，MATLAB融合了現(xiàn)代的數(shù)值計算軟件，并具有針對性地對現(xiàn)代的處理器和存儲器結(jié)構進行了高度優(yōu)化。

現(xiàn)在在很多的學校中，像信息專業(yè)這方面的學生，他們中有很多的人會在畢業(yè)設計中運用到MATLAB，因為MATLAB作為一個計算工具，在很多處理方面都會被用到。

2 人工智能數(shù)字處理原理

數(shù)字數(shù)字信號處理是通過一些方法來獲取圖片，然后將這個圖片轉(zhuǎn)換成人工智能數(shù)字，在這里我們?yōu)榱四軌虬言瓉淼娜斯ぶ悄軘?shù)字來進行轉(zhuǎn)換，將這個數(shù)字信號變成另外一種具有別的意義的數(shù)字信號。這時候我們就得學會對數(shù)字信號進行相對應的處理，當然根據(jù)不同的要求我們就得對數(shù)字信號進行不同方面的處理。

首先把生活中的數(shù)字信號成像，然后通過電子系統(tǒng)轉(zhuǎn)換成模擬信號，再通過轉(zhuǎn)換將它變成人工智能數(shù)字信號。如同在生活中做一件事一樣，第一步永遠是最重要的一部，只有有了一個好的起點，在后面的處理中才能更加的方便。數(shù)字信號的獲取作為數(shù)字信號處理的第一步，也是非常重要的，在采集數(shù)字信號的過程中，為了能夠讓后面處理數(shù)字信號變得輕松，一開始的數(shù)字信號采集的質(zhì)量越高才會越好處理。雖然前期采集數(shù)字信號的時候存在的缺陷可以在后期通過數(shù)字信號處理的軟硬件來取得一定的彌補，但是，還有一個不可忽視的問題，就是要保證原始數(shù)字信號的信噪比和保真度高[2]。

在數(shù)字信號處理中有很多種方法，在這里，我們可以利用函數(shù)來對數(shù)字信號進行表示。當然用函數(shù)來對數(shù)字信號進行表示，會使得數(shù)字信號的處理變得更加的方便，但是我們在這處理的過程中，我們在很多方面不能夠掉以輕心，在這里需要關注的是，在有限的元素當中，這些元素都有自己代表的位置和數(shù)值，通過這些元素的組成而形成了人工智能數(shù)字。在對人工智能數(shù)字元素進行定義的時候，在其中有很多種名稱，在當中運用的最廣泛的便是像素。

3 人工智能數(shù)字處理平臺

在MATLAB中，為了能夠更好地對數(shù)字信號進行處理，這里就需要用到數(shù)字信號處理工具箱，在數(shù)字信號處理工具箱中，里面有很全套的數(shù)字信號處理工具，而且還有各種算法，這就使得在數(shù)字信號處理分析方面變得更加的方便容易。除此之外，這個工具箱還有許多的功能，并且這些功能還能支持多線程，這就使得這個工具箱能夠發(fā)揮出計算機的一些功能，從而體現(xiàn)了數(shù)字信號處理工具箱功能的強大。

在MATLAB中的這些數(shù)字信號處理工具箱的幫助下，我們可以通過這些工具箱的強大的數(shù)據(jù)處理能力，從而能夠很大程度上的使我們得工作效率得到提高，因此能夠在算法研究上花更多的精力。

4 Y語

科學技術的不斷發(fā)展讓我們的機械電子工程技術與人工智能化技術高度結(jié)合，利用數(shù)字處理技術讓各個學科交叉綜合在一起，最終實現(xiàn)了多種技術的完美結(jié)合，在這個全新的技術領域當中，隨著技術的不斷更新并將引領世界向前更快的發(fā)展。

參考文獻

篇4

關鍵詞:智能科學與技術;實踐環(huán)節(jié);改革與建設

我校智能科學與技術本科專業(yè)于2007年申請設立,2008年開始招生。經(jīng)過兩年的實踐和探索,我們認為當初的培養(yǎng)方案還有不完善的地方,特別是實驗環(huán)節(jié)有待進一步改進和完善。本文主要結(jié)合我校在專業(yè)實驗環(huán)節(jié)實踐與建設過程中的一些實際問題談一些改進和設想。

1實踐環(huán)節(jié)改進與加強的必要

國家中長期教育改革和發(fā)展規(guī)劃綱要提出要提高學生的學習能力、實踐能力、創(chuàng)新能力。總理在十一屆三次人大政府工作報告中指出“教育學生學會知識技能,學會動手動腦,勇于探索的創(chuàng)新精神和善于解決問題的實踐能力”。實踐環(huán)節(jié)的重要性可見一斑。

實踐環(huán)節(jié)包含各類課程實驗、課程設計和各類實習(含畢業(yè)設計)等。課程實驗是基礎,它不僅涵蓋了理論課的內(nèi)容,而且比理論課更為復雜。學生通過實驗既能活躍思維,又能加深對課堂上學到的理論知識的理解、鞏固和提高,并最終具備對客觀世界的觀察能力、分析能力和解決問題的能力。課程設計和各類

實習一般是學生在老師的指導下,綜合運用一門或多門知識進行動手學習、實踐和創(chuàng)新并接觸社會實際的過程。就學生實踐動手能力和創(chuàng)新能力的提高而言,課程設計和各類實習比單純的課程實驗還要重要。

智能科學與技術本科專業(yè)從2004年設立至今,全國只有17所大學開辦該本科專業(yè),目前一級學科和二級學科還沒有完全建立,培養(yǎng)方案的理論體系和實驗體系還有待進一步探索和完善[1-2]。因此,作為處于起步和探索階段的本科專業(yè),學生實踐動手能力的加強,對其就業(yè)率提高很重要,而就業(yè)率的高低關系到專業(yè)的生存與發(fā)展。多年來,我校參加過電子設計大賽訓練和獲獎學生的就業(yè)率一般都為100%。即使在去年全國就業(yè)形勢比較嚴峻的情況下,我校一次就業(yè)率仍達到92.57%,連續(xù)多年就業(yè)率穩(wěn)居90%以上,獲省級“畢業(yè)生就業(yè)工作先進集體”。實踐證明,對一般工科院校的本科生而言,只要我們抓好各類實驗、課程設計等實踐環(huán)節(jié),積極改革,并扎實讓學生參與各類基地的實踐與創(chuàng)新活動,使其實際動手能力與應用能力加強或提高,學生的一次就業(yè)率就完全還會有進一步上升的空間。

基金項目:廣西實驗教學示范中心專項教改項目(JGS201005)。

作者簡介:陳以(1963-),男,副教授,碩士,主要研究方向為智能控制、計算機應用技術;王改云(1964-),女,教授,碩士,研究方向為智能控制、非線性控制;楊青(1976-),女,講師,碩士,主要研究方向為人工智能、自動控制。

2專業(yè)實踐環(huán)節(jié)設置及存在的問題

根據(jù)近來中國人工智能學會教育工作委員會制定的智能科學與技術作為一級學科,智能理論與方法、知識處理技術、智能系統(tǒng)與應用為一級學科下設的3個二級學科的思路,我們已初步進行了智能科學與技術專業(yè)實驗平臺建設[3]。該實驗平臺建設主要含實驗體系建設和實驗管理平臺建設兩大塊,目標和思路是將基礎實驗、設計性與綜合性實驗與課程設計、畢業(yè)設計等相結(jié)合,理論課程的實驗教學與智能科學技術相結(jié)合,增加學生創(chuàng)新性的實驗與實踐,培養(yǎng)學生扎實的理論基礎及實踐與創(chuàng)新的基本技能。實驗體系建設含層次化的實驗教學體系建立和實驗教學與生產(chǎn)實際、科研相結(jié)合的實踐體系。實驗層次安排主

要體現(xiàn)實驗教學的層次由簡單到復雜、由單一到綜合、由學習到創(chuàng)新的科學過程,形成由“驗證性實驗設計性實驗綜合性實驗課程設計創(chuàng)新實踐”的實驗層次設置方法與形式。實驗管理平臺建設主要是針對實驗老師與學生建立一個集網(wǎng)絡化、開放式于一體的實驗教學與管理體系。學生通過實驗管理平臺以及在平臺的設備和環(huán)境下,可以自主預約想做的實驗,自主選擇實驗內(nèi)容、實驗時間,并通過網(wǎng)絡與實驗教師互動交流,既可完成某門課程的驗證性實驗、綜合性實驗和設計性實驗,也可基本完成多門課的交叉性實驗或課程設計。

我們參考各兄弟院校的智能科學與技術專業(yè)計劃設置后,前階段修訂的專業(yè)培養(yǎng)計劃總學時、學分及實踐環(huán)節(jié)總學時、學分等情況統(tǒng)計如表1和表2所示。

表1專業(yè)培養(yǎng)計劃學時、學分情況統(tǒng)計表

課程類別 課內(nèi)教育 課外

教育 總學分數(shù)

學時數(shù) 學分數(shù) 學分比例 8學分 198

理論教學 2204 137.75 72.5%

實踐環(huán)節(jié) 836 52.25 27.5%

合計 3040 190 100%

表2專業(yè)培養(yǎng)計劃實踐環(huán)節(jié)總學時、學分情況統(tǒng)計表

課程類別 課內(nèi)實踐 課外實踐 總學

分數(shù)

學時數(shù) 學分數(shù) 學分比例 8學分

(興趣學分) 60.25

公共課程 72 4.5 9%

專業(yè)基礎課程 308 19.25 37%

專業(yè)課程 152 9.5 18%

綜合 304 19 36%

合計 836 52.25 100%

從表1可以看出,專業(yè)實踐環(huán)節(jié)的學分占整個專業(yè)的學分比例是基本合理的。但從表2看,專業(yè)課程的實踐環(huán)節(jié)學分只占整個專業(yè)實踐環(huán)節(jié)的18%或只占整個專業(yè)學分的5%,是相對較低的。此外,據(jù)我們初步統(tǒng)計,專業(yè)基礎課程的實驗(含課程設計),其驗證性實驗內(nèi)容相對過多,設計性和綜合性實驗內(nèi)容比例相對較少,不足1/2;專業(yè)課程的實驗(含課程設計),其設計性和綜合性實驗內(nèi)容比例也只占一半。如我校智能科學與技術專業(yè)的主干課程――人工智能課程,現(xiàn)總學時為64課時,其中實踐(驗)課程時數(shù)為8課時。目前其實踐(驗)考核要求主要是使學生了解和掌握LISP語言的基本知識與應用開發(fā)能力,以實現(xiàn)簡單的專家系統(tǒng)和知識獲取功能,驗證性內(nèi)容占半數(shù),設計性或綜合性內(nèi)容實驗略少。類似梵塔問題、模糊假言推理器等實驗沒有開設,這些實驗的理論比較抽象、空洞,學生難以理解,效果并不理想。

設計性和綜合性實驗內(nèi)容比例的偏低,是影響學生實踐動手能力和創(chuàng)新能力提高的主要因素之一。因為學生從中學到大學,多數(shù)只是完成一個學習階段形式的轉(zhuǎn)變,并未真正做到理論聯(lián)系實際,大一到大三開始的專業(yè)基礎課程實驗和專業(yè)課程實驗,是他們真正做到理論聯(lián)系實際,實現(xiàn)自我實踐和創(chuàng)新的基礎,有了這個基礎,大四的實踐綜合訓練等就是他們創(chuàng)新提升的保證。

就我們的調(diào)查而言,一般的工科院校智能科學與技術專業(yè)實踐環(huán)節(jié)的實踐內(nèi)容情況跟我校情況類似,一些偏理科方面的兄弟院校,其設計性、綜合性的實驗比例還會更少。

3改革設想

針對以上的問題分析,我們擬提出以下的改進與建設思路。

一是以“質(zhì)量工程”標志性成果為龍頭,深化教育改革和創(chuàng)新。從建校近50年發(fā)展至今,我校一直

重視“質(zhì)量工程”的建設和學生實踐環(huán)節(jié)及動手能力的培養(yǎng)。目前,我校已獲得2個國家級和6個省級實驗教學建設示范中心或建設單位,3個國家級特色專業(yè)建設點,2個國家級和7個省級教學團隊,1個國家大學生創(chuàng)新性實驗計劃項目實施單位等。因此,我們要充分發(fā)揮國家和省級實驗教學建設示范中心及國家大學生創(chuàng)新性實驗計劃項目實施單位的示范和龍頭作用,并以此為契機,實施實踐教學理念的更新和提升。

二是依托我校現(xiàn)有的各類等級中心基地構成的實踐創(chuàng)新平臺,不斷地改進和完善專業(yè)的實踐環(huán)節(jié)和實驗內(nèi)容。經(jīng)過長期的努力和積累,我校近期已完成構建自己的大學生公共創(chuàng)新平臺體系,如圖1所示。該平臺呈現(xiàn)實踐環(huán)節(jié)由低到高的金字塔結(jié)構,能為各階段、各類或各等級的學生提供一個自我不斷實踐與創(chuàng)新的發(fā)展空間,也滿足和保證了不同階段的學生,隨著低年級到高年級實驗與實踐進程的發(fā)展,提供需求的環(huán)境和施展的平臺。為此,我校為加強學生課外實踐,提高學生動手能力,同時也為滿足學生實踐的需要,特意增加了8個課外實踐學分。這8個學分的增加,目前我校還在試行階段。

圖1大學生公共實踐創(chuàng)新平臺體系金字塔圖

三是緊密結(jié)合我校電子信息類學科優(yōu)勢突出、創(chuàng)新實踐教育特色鮮明的特點,進行新一輪實驗項目、內(nèi)容、性質(zhì)等的改革和完善。眾所周知,一個專業(yè)要辦出有生命力,在既符合專業(yè)發(fā)展方向,又滿足社會需求的同時,還必須有自身的特色。我校作為以工為主,電子信息類學科優(yōu)勢突出,創(chuàng)新實踐教育特色鮮明的多科性大學,其特色在廣西和華南地區(qū)具備較高的影響力,甚至在全國也有一定知名度。經(jīng)過近50年的積累和沉淀,我校目前還有和全國青年聯(lián)合頒發(fā)的“青年科技創(chuàng)新教育基地”,以及創(chuàng)新型的機器人中心、飛思卡爾智能車中心、電子設計訓練基地等多個企業(yè)級或校級中心或基地。機器人中心、飛思卡爾智能車中心及電子設計訓練基地等集中體現(xiàn)了“智能”方面的設計與技術,是智能科學與技術專業(yè)內(nèi)涵最好的演繹。

在電子設計比賽等方面,我校每次都在廣西區(qū)和全國有出色的表現(xiàn),2001年還獲得最高獎“索尼杯”等。我們要在繼續(xù)發(fā)揚這一特色傳統(tǒng)優(yōu)勢及繼續(xù)做好各類基地建設的同時,審思當前實踐環(huán)節(jié)(含實驗項目、內(nèi)容等)存在的問題,探討如何根據(jù)實踐教學的根本目的,加大設計性、綜合性等實踐

環(huán)節(jié)與實驗內(nèi)容的比例和要求,力求在專業(yè)的實踐環(huán)節(jié)建設和專業(yè)的“智能科學”與“技術”方面有自己的特色。

四是做好實驗環(huán)境和實驗平臺的建設和管理。這是實踐環(huán)節(jié)發(fā)展、提高與創(chuàng)新的持續(xù)保證。這方面的內(nèi)容就是要穩(wěn)定實驗教學隊伍,不斷地提高教師的實踐知識與技能;加強實踐環(huán)節(jié)過程的管理與監(jiān)督,增強實踐教師的責任感;及時更新和合理利用各類儀器設備,做大做強傳統(tǒng)優(yōu)勢的各類示范中心、實踐創(chuàng)新基地,堅持特色建設與創(chuàng)新。

4結(jié)語

一個新專業(yè)建設的好壞,除了接受領導專家部門的指導外,還應結(jié)合社會的需求與自身院校的背景和實際,依靠院校的特點、特色進行建設,這樣的專業(yè)才能具有持續(xù)的生命力,培養(yǎng)出來的學生才能得到社會和公眾的認可。

本文只是結(jié)合我校自身的實際情況,就智能科學與技術專業(yè)實踐環(huán)節(jié)的改進進行了初步探討,還有待在實踐中不斷完善、繼續(xù)提高,同時也期待與兄弟院校共同分享。

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Reform and Development Advices for the Practical Content of Intelligence Science and Technology

CHEN Yi, WANG Gai-yun, YANG Qing

(Electronic Engineering and Automation School, Guilin University of Electronic Technology, Guilin 541004, China)

篇5

（湖南大學信息科學與工程學院，湖南長沙410082）

摘要：針對大學專業(yè)教育中普遍存在的高分低能狀況，以“用”為出發(fā)點，提出實驗課程·專業(yè)實訓·學科競賽金字塔式實踐教學體系，闡述如何打通課程理論之間的聯(lián)系，自底向上從實踐動手、分析綜合再到發(fā)明創(chuàng)新分層逐步培養(yǎng)和提升學生的專業(yè)能力。

關鍵詞 ：實踐教學；實驗課程；專業(yè)實訓；學科競賽

第一作者簡介：李智勇，男，教授，研究方向為智能計算、智能系統(tǒng)、大數(shù)據(jù)，zhiyong．li@hnu．edu．cn。

0 引 言

大學作為直接為社會輸送人才的機構，將人才“可塑性”和“可用性”作為大學教育的根本目的，因此培養(yǎng)學生的文化素養(yǎng)和專業(yè)能力成為大學教育最重要的任務，但由于中國傳統(tǒng)教育思想的影響，“高分低能”一直是中國教育面臨的一個嚴峻問題，而這一問題在高等院校更為突出。問題不解決，便達不到“可用性”的目的。

這一問題違背了大學教育尤其是工科類院校的初衷，越來越多的高校逐漸意識到該問題的嚴重性，開始進一步關注實踐教學，壓縮理論教學的時間，輔以更多的實踐教學課時。“小學期”是這一趨勢的典型代表。這一變化將實踐教學的質(zhì)量問題提上日程，如何建立合理有效的實踐教學體系和安排實踐教學內(nèi)容是當前高校不得不思考和亟待解決的問題。

1 教學現(xiàn)狀及問題

我們以湖南大學智能科學與技術專業(yè)為例分析目前實踐教學的現(xiàn)狀及存在的問題。

1.1 課程教學體系

湖南大學智能科學與技術專業(yè)近3年的教學計劃中，要求學生畢業(yè)最低總學分為170分，圖1給出各類環(huán)節(jié)所占的學分比例，可以看出，專業(yè)實訓（含畢業(yè)設計）只占總學分的16%，教學計劃側(cè)重理論教學，從學時分布來看，此偏重更為明顯。圖2分析了每個學期的課程教學學時情況，學生幾乎需要將所有時間放到課程理論學習上，被嚴重束縛，實踐教學形同虛設。

1.2 現(xiàn)有實踐教學體系

在智能科學與技術專業(yè)近3年的教學中，實驗課程有普通物理實驗和人工智能基礎實驗兩門。從學生完成該實驗課程的情況來看，大多數(shù)學生數(shù)據(jù)處理邏輯簡單，幾乎沒有運用模式識別、機器學習、智能控制等人工智能方法完成的作品。第6學期開設的實踐課程遠遠達不到培養(yǎng)學生熟練運用多門專業(yè)理論和方法的目的。

現(xiàn)在很多高校開始實施“小學期”教學日歷，設置為期1個月左右的集中實踐或者專業(yè)實訓環(huán)節(jié)。前兩年的“小學期”是面向全院所有專業(yè)學生的基礎能力培養(yǎng)，而第3學年后的“小學期”安排專業(yè)綜合設計實訓，訓練學生的專業(yè)能力，如五子棋人機對弈項目可以大大提高學生對專業(yè)的興趣，但項目過于單一，僅涉及人工智能、模式識別、機器學習等課程，與人工智能實驗課程有重合的傾向，而諸如機器人學、智能控制等智能科學與技術專業(yè)的特色課程就沒有訓練的機會，此外對比上一個硬件技術實訓缺少能力培養(yǎng)的延續(xù)性。具備創(chuàng)新發(fā)明的能力是目前實踐教學甚少考慮的培養(yǎng)目標。

1.3 存在的問題

這種培養(yǎng)方案主要存在以下問題：①實踐教學學時過少，學生實踐能力培養(yǎng)機會太少；②理論學習任務過重，學生的雙手無法得到解放；③實驗課程內(nèi)容設置不合理，課程理論與實際沒有有效結(jié)合；④面向?qū)I(yè)的實訓內(nèi)容單一，專業(yè)理論覆蓋面不夠；⑤能力培養(yǎng)斷層，發(fā)明創(chuàng)新能力未涉及。

2 金字塔式實踐教學體系

針對以上存在的問題，我們制定了新的培養(yǎng)計劃，圖3所示是2015年湖南大學智能科學與技術專業(yè)教學計劃課程時序圖。可以看出，不計實驗課程，每學期的理論教學課程減少到平均5門課程；實驗課程大大增加，從原來的2門增加到7門。新的教學計劃中實踐教學得到重視和加強。

另外，教學計劃的另一個特色是高年級的教學／學術方向分組，根據(jù)信息科學與工程學院的科研優(yōu)勢設置了4個方向，將教學與科研有機結(jié)合。課程按組選修，增加了選修課之間的關聯(lián)性，使培養(yǎng)目標更突出，令學生有的放矢。教學計劃也反映了實踐教學的體系結(jié)構：針對重要的學門、學類和專業(yè)課程，通過專門開設實驗課程鞏固這些重要課程；接下來，通過專業(yè)實訓將多門課程理論串聯(lián)起來；最后，擬提供豐富的學科競賽機會，對于學有余力的學生進一步培養(yǎng)發(fā)明創(chuàng)新的能力。這3個層面形成了一個金字塔式的實踐教學體系，如圖4所示。越往上，能力水平越高；往下是必須具有的基礎能力。金字塔式的實踐體系體現(xiàn)了遞進式的能力培養(yǎng)過程。通過該培養(yǎng)模式將能直接給社會輸送“可用”人才。

圖4給出了整個實踐能力培養(yǎng)的空間結(jié)構。筆者將分別從時間角度詳細介紹3個層面的培養(yǎng)目標和實踐內(nèi)容安排。

2.1 實驗課程

實驗課程處于金字塔的最底層，目的是培養(yǎng)學生運用專門知識進行動手實踐的能力，熟悉和鞏固專業(yè)基礎課程理論，為上層的能力培養(yǎng)打好基礎。這一能力是所有智能科學與技術專業(yè)合格大學生必須具有的根本能力。

程序設計和計算機系統(tǒng)設計是實現(xiàn)智能的手段和載體，因而第1學年和第2學年圍繞這兩個能力開展理論和實踐教學活動，開設了高等程序設計、數(shù)據(jù)結(jié)構與算法、數(shù)字邏輯、計算機系統(tǒng)等課程，其中程序設計、數(shù)字邏輯和計算機系統(tǒng)3門課程實踐性較強，因此還配套設置了對應的實驗課程。實驗課程與理論課程盡量同步開設，利用實驗箱對理論進行驗證，加深學生對課程的理解。第3學年和第4學年面向計算機上層系統(tǒng)和應用，操作系統(tǒng)和計算機網(wǎng)絡是典型代表，因而針對這兩門課程開設對應實驗課程，這幾門實驗課程是學類核心課程。此外，教師還可圍繞智能科學與技術專業(yè)的重點核心課程“人工智能”開設機器人實驗課程，讓學生基于NAO人形機器人、智能小車、RoboCode等設備軟件理解、熟悉和練習各種智能的算法和模型。從程序設計、計算機系統(tǒng)、操作系統(tǒng)、計算機網(wǎng)絡和人工智能5個方面依次開展基礎實踐到專業(yè)實踐的培訓，為上層專業(yè)實訓作好準備。

2.2 專業(yè)實訓

專業(yè)實訓是隨著小學期的推廣而逐漸引入的培養(yǎng)環(huán)節(jié)，未有成功的經(jīng)驗可以借鑒。5年中我們不斷地探索，在剛開始的2年采用“集中實踐+生產(chǎn)實習”的方式。集中實踐指在學校里進行一些簡單的綜合設計，如軟件實訓開發(fā)類似圖書管理系統(tǒng)的軟件。由于題目較為簡單和老套，學生興趣不高。生產(chǎn)實習是指和企業(yè)合作，將學生派往生產(chǎn)一線，這一想法初衷好但操作性低。因此，頭兩年的“小學期”成效不佳，于是取消生產(chǎn)實習，將集中實踐從2周延長為4周，增加項目難度，如2014年在第2學年實行的“STC單片機開發(fā)”和第3學年實施的“五子棋智能對弈設計”，難度適中，學生普遍反映較好。

這兩年取得的進步給我們很大的啟發(fā)。第2學年的軟件實訓結(jié)合最新的APP應用引入Android開發(fā)，讓學生可以在自己的手機上展示作品，實現(xiàn)即所得，極大地激發(fā)學生的積極性；在已有的單片機開發(fā)上，提升設計的高度和難度，引入FPGA設計，讓學生全面學習嵌入式系統(tǒng)；最后，在智能專業(yè)綜合設計方面，將五子棋智能下棋程序打造成全院的一個競賽，結(jié)合專業(yè)最前沿的發(fā)展方向，進而增加機器人開發(fā)、物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)和嵌入式系統(tǒng)設計，涵蓋智能終端、智能軟件、智能系統(tǒng)，提供較寬的選擇，充分發(fā)揮學生的一技之長。

2.3 學科競賽

前兩個層次基本上完成了工程能力的培養(yǎng)，但創(chuàng)新才是核心競爭力。如何激發(fā)學生發(fā)明創(chuàng)造的潛能也是實踐教學的任務之一。這一能力在以前的教學中甚少專門涉及，發(fā)明創(chuàng)新的能力是一道坎。

學科競賽是培養(yǎng)發(fā)明創(chuàng)新能力比較好的一個突破口，因此我們在實驗室建設過程中適當考慮了對學科競賽的支撐，基于RoboCup足球機器人在協(xié)同對抗上創(chuàng)新，基于模塊化機器人在創(chuàng)意上立新，基于NAO機器人在自然語言處理上求新。目前，學生長期參加的學科競賽有RoboCup足球機器人中型組比賽、物聯(lián)網(wǎng)設計大賽以及全國電子設計大賽。教師應為有志向和能力的學生提供創(chuàng)新平臺和條件，鼓勵學生參加高水平的學科競賽。

學科競賽組成了實踐教學的最后一環(huán)，面向科研，與研究生教育接軌；面向創(chuàng)業(yè)，為IT產(chǎn)業(yè)增添生命力。

3 建設措施及成果

3.1 實驗室配套建設

根據(jù)實踐教學的分層體系，目前已有的支撐該體系的儀器設備見表1，可滿足不同層次的用途需求。課程實驗的設備主要以驗證為主；實驗課程的設備需要學生動手實現(xiàn)算法和設計；專業(yè)實訓的設備主要以提供平臺為主，讓學生自主搭建系統(tǒng)；學科競賽的設備一方面要滿足競賽需求，一方面可以應用于學術研究，具有一定的開放性。

針對學科競賽，我們已經(jīng)建立400 m2的場地專門用作智能科學與技術專業(yè)的創(chuàng)新和學科競賽實驗室。圖5所示為學生正在專心調(diào)試足球機器人。

3.2 實踐教學代表性項目

1)電子產(chǎn)品的制作、測試及使用( STC-A實驗學習板)。

通過完成一個電子產(chǎn)品（STC-A實驗學習板）的制作、測試及使用，學生能夠全面了解電子產(chǎn)品的開發(fā)與生產(chǎn)全過程以及質(zhì)量管理；實踐簡單的焊接技術，認識基于處理器的電子系統(tǒng)的組成；學習電路調(diào)試及檢測能力，了解“STC-A學習板”的功能以及嵌入式系統(tǒng)的入門知識；擁有一個便攜式學習與創(chuàng)新的實驗平臺，為今后的學習提供方向與幫助。

2)“智能杯”五子棋程序設計邀請賽。

該競賽在已給出五子棋平臺的基礎上（已有界面，無需自己編程界面），要求參賽者寫出五子棋算法。換句話說，就是設計五子棋COM的智商。五子棋看似簡單，實則包含各種變化，計算種種變化同樣需要強大的知識儲備。程序設計與五子棋結(jié)合既樸素簡單，又包羅萬象，同時通過對弈方式可以綜合多種人工智能理論和方法，反映出技能的高低。

3)足球機器人。

中國機器人大賽暨RoBoCup公開賽是中國最具影響力、最權威的機器人技術大賽。信息科學與工程學院從2013年開始連續(xù)參加了兩屆比賽，積累了一定的經(jīng)驗，已基本形成老帶新的格局。通過展現(xiàn)一個真實的機器人產(chǎn)品，可以讓學生感受本專業(yè)的特色和前景，提高專業(yè)的認同感；通過動手改進一個實際產(chǎn)品，激發(fā)學生的創(chuàng)新意識；通過這個比賽，期望學生能夠逐步達到自主研制復雜精密機器人的水平。

4 結(jié)語

能力培養(yǎng)是大學教育的重中之重，而實踐教學是達成這一目標的重要手段。實驗課程·專業(yè)實訓·學科競賽金字塔式實踐教學體系符合能力培養(yǎng)的階梯性，涵蓋了動手實踐、綜合分析和發(fā)明創(chuàng)新3種能力。部分實踐教學項目得到較好的反響，為這一體系進一步成熟化和規(guī)范化提供了動力。

下一步，我們擬主要從兩個方面進一步推進智能科學與技術專業(yè)的實踐教學建設。一方面不斷提升從事實踐教學的教師水平，注重與行業(yè)接軌，跟進行業(yè)的最新發(fā)展動態(tài)和專業(yè)技術并將其反映到實踐項目中，形成一個持續(xù)發(fā)展的良性生態(tài)；另一方面積極融人工程認證的理念，為工程類學生今后走向世界提供具有國際互認質(zhì)量標準的“通行證”。實踐教學作為能力培養(yǎng)的重要手段，為了使其更加科學和規(guī)范，我們將參照工程認證的標準，對各項能力的培養(yǎng)在實踐教學過程中有更明確的對應，對能力的考核能更細致化。

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